Solidion Technology on viimastel aegadel teinud märkimisväärsesid edusammusid liitium-sulfiir aku valdkonnas, saavutades energiatiheduse tasemel 380 Wh/kg, mis on pööratanud tähelepanu kogu tööstuses. Mida see tähendab praktiliste rakenduste seisukohalt? Mõelge elektriautode ja nende kanduvate toitepakendite peale, mida me kõik nüüd viibime. Kui ettevõte saavutab nii kõrja energiatiheduse arvu, tähendab see põhimõtteliselt seda, et me saame ehitada akusid, mis hoiavad laadi palju kauem. Elektriautode omanike jaoks tähendab see, et saab sõita pikemaid vahemaid, peatudes laadimisjaamades. Kaasaskantavad seadmed säilitaksid toite ka pikema aja jooksul. Võrreldes tavapäraste liitiumioonakkudega, mis ulatuvad maksimaalselt 260 Wh/kg, on see, mida Solidion on saavutanud, üsna muljetavaldav. Arvude erinevus võib paberil väikese välja näha, kuid praktikas kujutab see endast suurt hüpet ette, kui kõik tahavad vähendada laadimiskordi, säilitades samas toimivust.
See tehnoloogia toob kaasa mõned tõesti olulised muutused roheenergia ja tootmiskulude säästmise osas. Liitiumväävelakkude toimimine sõltub peamiselt väävlis, mis on võrreldes teiste tänapäeval aku sektoris kasutatavate materjalidega tegelikult üsna levinud ja odav. See vahetus vähendab kulutusi märkimisväärselt, säilitades samas suurepärase salvestusvõimsuse. Veelgi parem on see, et tootjad ei pea enam kulutama palju raha kallid metallidena nagu kobalt või nikkel. Eeldatakse, et nende akude tootmise hind laseb alla umbes 65 USD kilovatt-tunni kohta, mis aitab elektriautode muutuda finantsiliselt võimalikuks valikuks paljudele tarbijatele. Võtke näiteks tüüpilise 100 kWh akupakk, mis on valmistatud selle tehnoloogiaga – see võiks autot toita umbes 500 miili ja maksma umbes 6500 USD. Selline hind seob elektriautod täiesti kokku traditsiooniliste bensiinimootoriga sõidukitega nende hinnapoli, mida tarbijad tegelikult maksavad.
See edusamm lahendab mõnda aastaid kestnud probleemi, mis on mässanud liitiumsoola aku pikaajalise kasutatavuse ja tõhususega, eriti kuna need ei ole võrreldavad tavapäraste liitiumioonakuudega. Uurijad teevad järjepidevalt parandusi, et pikendada nende akude eluiga ja parandada nende tööd, kasutades näiteks poollämmast elektrolüüti ja tänapäevaseid katoodkujundeid. Selliste arenduste jätkudes on põhjust uskuda, et liitiumsoola akud mängivad olulist rolli järgmises etapis energiasalvestustehnoloogiates mitmes erinevas tööstusharus.
Liitium-sulfiirakude puhul on suur probleem nende akude töötlust mõjutav soovutusprobleem. Tegelikult liiguvad polümeerid akus ringi ja põhjustavad kiire võimsusekadu. See piirab akude töökindlust ja eluea. Uurimistööd on aga näidanud, et süsiniknanotorude lisamine aitab parandada elektrijuhtivust ja struktuuride stabiilsust. See omakorda aitab vältida polümeeride liikumist ja tagab seeläbi parema toimimise ja kauem püsivama liitium-sulfiiraku kui kunagi varem.
Hiljutised uuringud näitavad, et süsiniknanotorude ühendamine väävelkatoodidega parandab nii mehaanilist tugevust kui ka elektrokeemilist käitumist akuades. Advanced Materialsi ajakirja artikkel rõhutab, et need komposiitmaterjalid aitavad akuvel hoida oma laengut paremini, samas kui need jäävad stabiilseks ka pärast paljusid laengute vahetamise tsükleid. Tootjatele on see huvipakkuv, kuidas need nanotoru struktuurid töötavad süsinikkatoodi jõudluse parandamiseks põhitasemel, mis on aastaid olnud liitium-süsinikakuude arendamise suur väljakutse.
Parem kontroll šuutefekti üle tähendab, et liitium-sulfaat aku saab tegelikult ulatuda oma võimalusteni, eriti rasketes tingimustes nagu õhuruumitehnoloogias, kus oluline on nii energiatihedus kui ka usaldusväärne toimimine. Kui see juhtub, saame energiasalvestuse süsteemi, mis ületab tavapärast liitiumakut mitmel viisil. See edusamm avab uksed parema salvestusvõimaluste juurde erinevates valdkondades täna, alates elektriautodest kuni taastuvenergia süsteemideni, mille poole tootjad on juba aastaid püüdnud liikuda, et jõuda kaugemale tavapärase aku tehnoloogia piiridest.
Doshisha ülikooli teadlased on hiljuti loonud mittetuleohtliku elektrolüüdi liitumpatareide jaoks, mis on suur samm ohutumate energiasalvestustehnoloogiate poole. Nende uus koostis lahendab ühe suurimaid probleeme olemasoleva akuinseneriaga – tuleoht operatsiooni või laadimise ajal. See on eriti oluline mitmes erinevas tööstusharus, kus aku on vajalik nutitelefonidest kuni suurte võrguenergia salvestusseadmeteni. Ohutumad patareid tähendavad vähem õnnetusi ja väiksemat vara kahjustamist, mis omakorda tõstab tarbijate usaldust uue patareitehnoloogia vastu. Laborikatsed andsid ka positiivseid tulemusi, näidates, et uue elektrolüüdiga valmistatud aku on palju vastupidavam ülekuumenemise suhtes, isegi kui neid kasutatakse äärmistel temperatuuridel. Kui seda läbimurde laialdaselt rakendataks, võib see põhjalikult muuta meie ootusi liitumpatareite suhtes, muutes need oluliselt ohutumaks, säilitades samas nende usaldusväärsust peamiste energiasalvestusseadmetena.
Kõrvalseisunditehnoloogia areneb järjest rohkem, et parandada ohutust nii võrguakude kui ka elektriautode puhul. Liitiumakude ohutusega on alati olnud teatud probleemid, eriti näiteks soojusläbikad, mis võivad põhjustada ohtlikku kuumenemist, samuti süttivad elektrolüüdid, mis võivad tekitada tulekahju. Uuemad kõrb- ja poolkõrbseisundilised disainid püüavad just neid probleeme lahendada. Mõned tööstusaruanded näitavad, et umbes 40% kõigist tõrketest taastuvenergia hoiustamissüsteemides tuleneb akutest, mis rõhutab veelgi vajadust paremate alternatiivide järele. Viimased edusammud tähendavad, et need uued aku süsteemid suudavad taluda keerukaid olusid, ilma et nad laguneksid või kaotaksid oma tõhusust. Kui tootjad jätkavad nende täiustuste töötamist, näevad võrguoperaatorid ja EV omanikud tulevikus palju ohutumat varustust. See edistus võib aidata kiirendada puhast energiat kasutavate lahenduste levikut mitmes erinevas sektoris.
Kvantlaadimine on viimastel aegadel muutunud üsna huvitavaks ja see võib tõesti vähendada pikki ootamisaegu, kui laaditakse liitiumi aku. Idee põhineb põhimõtteliselt kvantmehaanika kasutamisel energia liigutamiseks palju kiiremini kui traditsiooniliste meetoditega. Nende poolt kontrollitud dephaasideks nimetatud protsess toimib nii, et väikesed osakesed sünkroonitakse, et energia liiguks paremini, mis kiirendab laadimist. Hiljutised uuringud on samuti andnud üsna head tulemused. Mudelid näitavad, et selle tehnikaga võiksid inimesed laadida oma seadmeid vaid mõne minuti jooksul asemel, et ootata tunde. Kvanttehnoloogial põhinev uus lähenemine energiasalvestusele on liitiumi aku tehnoloogias tõeline hüpp. See toob kaasa nii kiiruse parandamise kui ka parema üldise tõhususe võimsuse salvestamisel. Kuigi enne selle toodetes nägemist on veel tööd tegemisel, usuvad paljud teadlased, et need ideed jõuavad lõpuks laborist igapäevaelu seadmetesse ja isegi elektriautodesse.
Juhuslikud modelleerimismeetodid muudavad meie suhet taaskasutusakuudega ja ringmajanduse loomisega. Need matemaatilised tööriistad arvestavad ennustamatuid muutujaid, et ennustada erinevaid tegureid, mis mõjutavad materjalide taaskasutuse tõhusust ja kas sellised operatsioonid on majanduslikult põhjendatud. Need aitavad ettevõtetel leida paremaid viise väärtuslike ressursside taaskasutamiseks ja vähendada prahi kogust, mis satub ladustuskohtadesse. Eriti aku sektori puhul on selline analüüs praegu väga oluline. Tegelikult on see üsna šokeeriv – uuringud näitavad, et üle 95% kasutatud liitiumakudest ei jõua kunagi taaskasutusse. See on halb meie keskkonnale. Kuid kui hakatakse rakendama nendesid tõenäosuslikke meetodeid, siis on näha tõelisi parandusi nii ökoloogiliselt kui ka majanduslikult. Akutehnoloogias toimuvate uue arengute valguses on selgelt ruumi kasvuks. Tõsiste juhuslike modelleerimismeetodite kasutuselevõtt võibki olla see, mis ühendab meie kasvava vajaduse usaldusväärse energiasalvestuslahenduste järele ja targemate, rohelisemate materjalide haldamise viisidega.
Liitiumväävlipatareid muudavad taastuvenergia salvestamise viisi, kuna need on odavamad kui traditsioonilised alternatiivid. Mis eristab neid patareisid? Need mahutavad rohkem energiat väiksematesse ruumidesse ja maksavad tootjatele palju vähem tootmiseks. See tähendab paremat toimivust ja usaldusväärsemat elektrit vajadusel. Päikesepaneelid ja tuulikud genereerivad elektrit eeskuulmatel ajal, seega on hea salvestusvõime väga oluline, et hoida elektrivoolu ühtlast. Võtke näiteks ettevõte Oxis Energy, mis on juba rakendanud neid uusi patareisid reaalseid rakendusi. Nende testid näitavad üsna muljetavastavaid tulemusi võrreldes vanemate patareitehnoloogiatega. Kuigi parandamiseks on veel ruumi, aitavad need uuendused muuta puhtenergiasüsteemid odavamaks paigaldada ja hooldada, mis selgitab, miks me näeme üha rohkem ettevõtteid, kes neid kasutavad, hoolimata algsest skeptitsismist uue tehnoloogia suhtes.
Liitium-sulfiuritehnoloogia ilmumine muudab meie suhet kanduvate võimsusjaamadega, andes neile tõsise eelise vanemate aku süsteemide ees. Uued mudelid on oluliselt kergemad kui nende eelkäijad, samas kui nad mahutavad väiksematesse pakenditesse rohkem energiat. Lisaks on need keskkonnateadlikumad, kuna nende tootmiseks ei ole vaja sama palju haruldasi maakive. Liitium-sulfiur aku puhul on nende toimivus parem kui tavapäraste liitiumioonakudega, jättes samas väiksema ökoloogilise jalajälje. Võtame näiteks Sion Power: nende viimased prototüübid näitavad, kui kaugele on liitium-sulfiuritehnoloogia jõudnud. Seetõttu, kui üha rohkem ettevõtteid hakkavad kasutama liitium-sulfiuri lahendusi, näeme tõelisi parandusi kanduvate võimsusjaamade kvaliteedis. Need edusammud on olulised, sest inimesed soovivad usaldusväärset varuvoolu, millel pole kallis hinda, nii kohapeal kui ka kui mõtteliselt, kui on aeg uuesti laadida.
Kobaldivaba liitiumi aku katoodide poole liikumine kujutab endast suurt muutust tööstuses, mille on peamiselt põhjustanud keskkonna- ja eetikaküsimused. Kobaldi kaevandamine põhjustab tõsiseid kahjusid ökosüsteemidele ja selle töötajate ärakasutamisega on seotud juba ammu, mistõttu on seda dokumenteeritud paljudest расследванияtsest. Ettevõtted töötavad nüüd kõvasti selle nimel, et arendada uusi viise akude tootmiseks ilma selle kontroversiaalse materjalita. Tulemused on ka lubatavad. Hiljutised uuringud näitavad, et tootjad, kes siirduvad kobaldivabale valikule, vähendavad tavaliselt oma kulusid umbes 30%. Selline kulude vähenemine toimub ajal, mil ettevõtted soovivad puhtamaid tarnekette, mistõttu on see mõistlik nii majanduslikult kui ka eetiliselt. Keskkonna kaitsmine ja kasumlikkus ei ole alati täiesti kooskõlas, kuid selles konkreetses juhtumis näivad nad liikuvat käsi kinni.
Siin nähtavad tehnilised parandused viitavad suuremale muutusele kogu energiavaldkonnas. Paljud ettevõtted töötavad praegu kõvasti selle nimel, et täiustada oma tootmisviisi, sillitades suuremat tõhusust ja samas vähendada akude tootmisest tulenevat keskkonnakahju. Tööstusaruannetes öeldakse, et kobaltiliigutuse vähendamine võib märgatavalt vähendada süsinikdioksiidi heiteid, mis on loogiline arvestades karmi keskkonnakaitse reegleid, mis kehtivad ülemaailmselt. Kui ettevõtted neid uusi lähenemisi rakendavad, siis aitavad nad mitte ainult planeedil, vaid ka tegelikult jäävad ettevõtluses eeskujuks, kuna tarbijad hoolitsevad üha rohkem selle eest, kust nende tooted pärinevad ja mis mõju neil on.
Kõrge energiatihedusega liitiumi aku puhul on üks suurimaid probleeme täna päevakuumuse kontrollimine. Kui need akud liiga kuumaks lähevad, siis ei halvenda see mitte ainult nende tööd, vaid tekitab ka tõsiseid ohutusriske. Me oleme näinud palju aruandeid, mis näitavad, mis juhtub, kui soojusjuhtimine ebaõnnestub, seega on selge, et edasi liikudes on vaja paremaid materjale ja targemaid disainilahendusi. Teadlased, kes sellega probleemiga tegelvad, uurivad näiteks faasimuutvaid materjale ja parandatud soojusjuhtivaid struktuure, mis võiksid vähendada ohtlikke temperatuuritõuse. Tööstuse sisemised mängijad usuvad, et nendel lähenemisviisidel on suur tähendus, sest need pikendavad aku eluiga ja parandavad nende üldist toimimist – see on täiesti vajalik, kui soovime järgmise põlvkonna liitiumitehnoloogiat näha tarbijate juures tõeliselt tähenduslikul viisil.
Uued lähenemised akude soojuse haldamisele lähevad kaugemale kui lihtne ohutuse tagamine - need suurendavad ka akude töökindlust ja energiasalvestusvõimet. Kui tootjad integreerivad soojusehalduse funktsionaalsed omadused otseselt akude disaini, saavutatakse suurem salvestusmaht ja parandatud süsteemi toimivus üldiselt. Tööstuse ekspertide sõnul võib hea soojusehalduse abil pikendada aku eluiga umbes 40 protsendi võrra, mis tähendab pikema säilivusaega omavaid toiteplokke, mis kulude poolest on pikemas perspektiivis tasuvamad. Kuna maailm järjest rohkem loobub tugevate ja tõhusate energiasallikute kasutamisest, jääb sobiv soojusekontroll oluliseks teguriks liitiumakude võimaluste laiendamisel meie jaoks kõigile.
Peamine läbimurde on energiatiheduse suurenemine, mida Solidion Technology abil on saavutatud, jõudes 380 Wh/kg ni. See edasiminek võib suurendada elektriautode ulatust ja parandada kandva energiasüsteemi autonoomset töötamist, pakkudes konkurentsivõimet lihav-ioni akumateli vastu.
Lihav-sulphuurakumad kasutavad oma peamist katoodina sulphuuri, mis on rahuldavalt olemas ja madalmakuline. See vähendab kokkuvõtet kulueid ning vältib kalliste metallide, nagu kobaldi ja nikkeli, vajadust, muutes tootmise majanduslikumaks ja jätkusuutlikumaks.
Shuttle efekt hõlmab polüssulfiidide liikumist, mis põhjustab lihav-sulphuurakumade mahutusvõime languse. Seda probleemi tuleb lahendada süsiniku nanorõngaste liitmete abil, mis suurendavad joonejaotust ja stabiilsust, vähendades nii shuttle efekti.
Kooli mittepõleselt elektroliidi disain suurendab akustiku turvalisust vähendades tulekahjude ohtu, mis on suur mure nii tarbijaelektronikas kui ka suurte energiatootmise süsteemides.
Kvantlaadimine vähendab laadimisaega oluliselt kontrollitud defoaseerumise kaudu, samal ajal parandavad stohhastilised mudelid kiirguse taasesindamise efektiivsust ja võimaldavad ringmajanduse akubörs, mis viib rohkem kuni jätkusuutlike energiaresolutsioonidele.
